文档介绍：差分放大器
一、实验目的
1. 掌握基本差分放大器的设计方法。
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二、实验原理
图3-11-1所示为一个典型差分式直流放电器电路。电路两边对称,R E为两管公用发射极电阻,RW为调零电位器。静态时,调节RW可使两管静态电流相等,输出电压Vo=Vc1-Vc2=-11-1中V1为输入信号,VO为输出直流信号。
如果输入一个信号VID,对地而言则是一对大小相等而极性相反的差模信号
Vi1 =-Vi2=12Vid ,在T1和T2完全对称的情况下,则有ICQ1增大了∆Ic,VCQ1减少了∆Vc;同时ICQ2减少了∆Ic,VCQ2增加了∆Vc,故Vod=Vc1-Vc2=-2∆Vc。如果忽略信号源内阻,则差模电压放大倍数Avd为
Avd =VODVID=2VOD12VID1=2VOD1VID=2Avd1
=2[-12βRL'RB+rbe+121+βRw] (3 – 11 - 1)
= - βRL'RB+rbe+12(1+β)Rw
式中,RL'=RC1//RL2 ,RB=RI1//RB1,Avd1为T1的电压放大倍数,且调零电位器滑动端处于中间位置。
如果输入一对大小相等极性相同的共模信号VIC=VI1=VI2,则两管电流同时增大,导致RE上的电压降又随之增大且为单管电流增量的两倍,故RE共模信号起着很强的负反馈作用。输出端由于各单管输出电压同时减小,且增量相等,故总输出为0,几乎对共模信号无放大作用,其单边输出增益也很小。可推导出
Avc1=Avc2=-βRCRB+rbe+121+βRw+2(1+β)RE (3 – 11 - 2)
其中,RC=RC1=RC2。
一般
2(1+β)RE≫RB+rbe+12(1+β)Rw
故式(3-11-2)可简化为
=Avc2≅-RC2RE (3 – 11 – 3 )
晶体管因温度、电源电压等变化引起的工作点的变化,在差分放大器中相当于加入了共模信号。因此,差分放大器能很好的抑制温度、电源电压等变化对工作点的影响。
在差分放大器中常用共模抑制比来衡量放大器的性能,其定义为
kCMR=|AvdAvc|
或 kCMR(dB)=20lg|AvdAvc|(dB) ( 3 – 11 –4 )
KCMR越大,表示电路对称性越好,对漂移的抑制能力也就越强。
2. 由运放构成的高阻抗差分放大器
图 3 – 11 – 2 为高输入阻抗差分放大器电路,应用十分广泛。从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。
从图3 – 11 – 2中可以看到,A1和 A2两个同相运放电路构成输入级,再与差分放大器A3串联组成三运放差分放大器电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点:
A1和A2提高了差模信号与共模信号之比,即提高了信噪比。
在保证有关电阻严格对称的条件下,各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比KCMR没有影响。
电路对共模信号几乎没有放大作用,共模电压增益接近于零。
因为电路中R1=R2,R3=R4,R5=R6,故可导出两级差模总增益为
Avd=(Rp+2R1RP)R5R3 ( 3 – 11 - 5)
通常,第